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1、单片机原理与接口技术课程设计报告姓 名 梁家余 学 号 201004170314 院 系 自机学院 班 级 电气三班 指导教师 黄钺 冯维杰 王玮 2012 年 06 月1目 录一.单片机数字电压表设计 .21.设计任务 .22.设计要求 .23.设计思路 .24.硬件电路设计 .25.单片机系统 .46.复位电路和时钟电路 .66.1复位电路设计.66.2时钟电路设计.77.LED显示系统设计.78.总体电路设计 .109.程序设计 .119.1程序设计总方案.119.2系统子程序设计.1210. 仿真 .1210.1软件调试.1211.显示结果及误差分析 .1311.1显示结果.1311.
2、2误差分.14二.总结 .15三.参考文献 .15四.附录 .152一、单片机数字电压表设计1.设计任务基于 MCS-51系列单片机 AT89C51，设计一个能测量 05V直流电压的数字电压表2.设计要求 1）选用 A/D转换器 ADC0808，测定 0+5V范围内的直流电压值。2）采集的数据送四位数码管实时显示。3）实现多路电压循环测量和循环显示。 4）实现 0500mA电流的测量和显示。5）实现功率的测量。 3. 设计思路1)根据设计要求，选择 AT89C51单片机为核心控制器件。2)A/D转换采用 ADC0808实现，与单片机的接口为 P1口和 P2口的高四位引脚。3)电压显示采用 4位
3、一体的 LED数码管。4)LED数码的段码输入,由并行端口 P0产生：位码输入，用并行端口 P2低四位产生。4.硬件电路设计1）转换过程如下：开始时，寄存器各位清零，转换时，先将最高位置 1，把数据送入 A/D转换器转换，转换结果与输入的模拟量比较，如果转换的模拟量比输入的模拟量小，则 1保留，如果转换的模拟量比输入的模拟量大，则 1不保留，然后从第二位依次重复上述过程直至最低位，最后寄存器中的内容就是输入模拟量对应的二进制数字量 5。其原理框图如图 1所示：顺序脉冲发生器主次逼近寄存器A D C输入数字量 输入电压电压比较器图 1 逐次逼近式 A/D转换器原理图2） ADC0808 主要特性
4、ADC0808是 CMOS单片型逐次逼近式 A/D转换器，带有使能控制端，与微机直接接口，片内带有锁存功能的 8路模拟多路开关，可以对 8路 0-5V输入模拟3电压信号分时进行转换，由于 ADC0808设计时考虑到若干种模/数变换技术的长处，所以该芯片非常适应于过程控制，微控制器输入通道的接口电路，智能仪器和机床控制等领域。ADC0808主要特性:8 路 8位 A/D转换器，即分辨率 8位；具有锁存控制的8路模拟开关；易与各种微控制器接口；可锁存三态输出，输出与 TTL兼容；转换时间：128s；转换精度：0.2%；单个+5V 电源供电；模拟输入电压范围0- +5V，无需外部零点和满度调整；低功
5、耗，约 15mW。3） ADC0808 的外部引脚特征 ADC0808芯片有 28条引脚，采用双列直插式封装，其引脚图如图 2所示。图 2 ADC0808引脚图下面说明各个引脚功能:IN0-IN7（8 条）：8 路模拟量输入线，用于输入和控制被转换的模拟电压。地址输入控制（4 条）：ALE:地址锁存允许输入线，高电平有效，当 ALE为高电平时，为地址输入线，用于选择 IN0-IN7上那一条模拟电压送给比较器进行 A/D转换。ADDA,ADDB,ADDC:3位地址输入线，用于选择 8路模拟输入中的一路，其对应关系如表 1所示：4表 1 ADC0808通道选择表地址码 C B A 对应的输入通道0
6、 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 11 0 1 0 1 0 1 0 1 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 START：START 为“启动脉冲”输入法，该线上正脉冲由 CPU送来，宽度应大于 100ns，上升沿清零 SAR,下降沿启动 ADC工作。EOC: EOC为转换结束输出线，该线上高电平表示 A/D转换已结束，数字量已锁入三态输出锁存器。D1-D8：数字量输出端，D1 为高位。OE：OE 为输出允许端，高电平能使 D1-D8引脚上输出转换后的数字量。REF+、REF-:参考电压输入量，给电阻阶梯网络供给标准电压。Vcc、GND: Vcc为
7、主电源输入端，GND 为接地端，一般 REF+与 Vcc连接在一起，REF-与 GND连接在一起。CLK:时钟输入端。5. 单片机系统1） AT89C51 各引脚功能AT89C51提供以下标准功能：4KB 的 Flash闪速存储器，128B 内部 RAM，32个 I/O口线，两个 16位定时/计数器，一个 5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内震荡器及时钟电路，同时，AT89C51 可降至 0Hz静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止 CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作，掉电方式保存 RAM中的内容，但震荡器停止工作并禁止其他所
8、有工作直到下一个硬件复位。AT89C51采用 PDIP封装形式，引脚配置如图 3所示。5图 3 AT89C51的引脚图AT89C51芯片的各引脚功能为：P0口：这组引脚共有 8条，P0.0 为最低位。这 8个引脚有两种不同的功能，分别适用于不同的情况，第一种情况是 89C51不带外存储器，P0 口可以为通用I/O口使用，P0.0-P0.7 用于传送 CPU的输入/输出数据，这时输出数据可以得到锁存，不需要外接专用锁存器，输入数据可以得到缓冲，增加了数据输入的可靠性；第二种情况是 89C51带片外存储器，P0.0-P0.7 在 CPU访问片外存储器时先传送片外存储器的低 8位地址，然后传送 CP
9、U对片外存储器的读/写数据。P0口为开漏输出，在作为通用 I/O使用时，需要在外部用电阻上拉。P1口：这 8个引脚和 P0口的 8个引脚类似，P1.7 为最高位，P1.0 为最低位，当 P1口作为通用 I/O口使用时，P1.0-P1.7 的功能和 P0口的第一功能相同，也用于传送用户的输入和输出数据。P2口：这组引脚的第一功能与上述两组引脚的第一功能相同即它可以作为通用 I/O口使用，它的第一功能和 P0口引脚的第二功能相配合，用于输出片外存储器的高 8位地址，共同选中片外存储器单元，但并不是像 P0口那样传送存储器的读/写数据。P3口：这组引脚的第一功能和其余三个端口的第一功能相同，第二功能
10、为控制功能，每个引脚并不完全相同，如下表 2所示：6表 2 P3口各位的第二功能P3 口各位 第二功能P3.0 RXT（串行口输入）P3.1 TXD（串行口输出）P3.2 /INT0（外部中断 0输入）P3.3 /INT1(外部中断 1输入)P3.4 T0（定时器/计数器 0的外部输入）P3.5 T1（定时器/计数器 1的外部输入）P3.6 /WR（片外数据存储器写允许）P3.7 /RD（片外数据存储器读允许）Vcc为+5V 电源线，Vss 接地。ALE：地址锁存允许线，配合 P0口的第二功能使用，在访问外部存储器时，89C51的 CPU在 P0.0-P0.7引脚线去传送随后而来的片外存储器读/写数据。在不访问片外存储器时，89C51 自动在 ALE线上输出频率为 1/6震荡器频率的脉冲序列。该脉冲序列可以作为外部时钟源或定时脉冲使用。/EA:片外存储器访问选择线，可以控制 89C51使用片内 ROM或使用片外ROM,若/EA=1，则允许使用片内 ROM, 若/EA=0，则只使用片外 ROM。/PSEN：片外 ROM的选通线，在访问片外 ROM时，89C51 自动在/PSEN 线上产生一个负脉冲，作为片外 ROM芯片的读选通信号。RST
